四川天华化工集团股份有限公司
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摘要:废气和废液具有能耗低、合成气组成适宜、流程简单、操作简便等优点,在国内具有较强的技术与应用基础,是未来废气和废液技术发展的重要趋势,但其单机操作时间仍需进一步提升。简要介绍了焚烧炉的工艺流程和操作条件,以及在操作中应注意的一些问题。针对存在的问题,提出了相应的解决办法,使焚烧炉在生产过程中不会出现任何的安全隐患,为该装置的安全、平稳运行积累了宝贵的经验。
关键词:焚烧炉;煤气化;废气和废液
引言
原油多样化、重质化趋势下,劣质原油增多。延迟焦化工艺加工重质、劣质原油具优势,技术成熟、适应性强、投资低、加工费用低,能为乙烯工业提供原料,提高炼油厂柴汽比。焦化加热炉是延迟焦化装置核心,影响操作周期和能耗。公司两套装置加热炉结焦严重,影响长周期运行。因此,需分析加热炉炉管结焦原因并制定对策。
1堵渣现象
在发生堵渣之后,通常会出现如下情况:渣口压力波动大,渣池水位波动大,落渣管温度降低,破渣机油压力波动大,渣量降低等。
1.1焚烧炉渣口压差波动比较大
在正常情况下,焚烧炉的渣口压差基本稳定,通常为0 kPa左右;在渣口发生堵塞或堵塞后,渣口压差将逐步升高,最大值可达24 kPa,引起跳车。与此同时,炉内的落渣管温度显著低于40℃,无法达到所要求的47℃。
1.2渣池液位波动大,渣池循环水量减少
由于大量的炉渣落入渣槽,造成了渣池液面的波动。此外,由于炉渣堆积,使得黑水无法排出,从而使激冷水流变小,水幕不能很好地生成,还会影响到渣池的冷却。渣池循环泵的容积流量从240立方米/小时逐步减少到150立方米/小时,如果时间超过30分钟,就会造成焚烧炉的停机。
1.3焚烧炉渣量减少
在正常情况下,捞渣的电流波动很小,一般在13 A左右。当捞渣电流不能满足下渣要求时,就可以判定为焚烧炉排渣不顺畅或堵塞。
1.4黑水处理系统出现异常
渣池中的激冷水水质恶化,经旋流式分选后,大量微细灰被引入澄清池,造成处理困难、投加絮凝剂增加、出水质量恶化等问题。与此同时,大量细小的灰粒进入到污泥处理系统中,使卧螺机构的振动增大,从而导致机器频繁跳转。
2排堵及优化操作
2.1排堵操作
堵塞在碎渣器时,空起碎渣器,倒档运转数次。若无效,空起碎渣机,缓开滑板阀至50%,正常后关闭。破渣机正常后方可送走。渣块不落下,考虑减载或停机。排渣槽渣量过大,立即堵塞。
排水有水压和气压两种。水力排渣时,控制排渣容器压力高于焚烧炉压强500 kPa,进行反冲洗和堵塞处理。气体排渣时,用高压氮气充入排渣容器,气体压力大于500 kPa后进行反冲处理。疏通后留意下渣量,排放完毕取样判断炉温并调节。
长期无法排渣,降低焚烧炉负荷和入渣槽渣量。负载降至80%仍无法排除,停机。平缓减压后开启检修井,检查并清扫灰渣堵塞,确保安全。
2.2灰熔点控制
废气废液燃烧中,部分区域含氧低,影响系统升温和煤的成渣性。提出新型焚烧炉结渣模型。低温下熔渣粘度增,流动性降;炉温升高,悬壁渣脱落堆积渣口,渣口易堵垮,造成大块渣脱落。灰渣熔点1250~1350℃,焚烧炉工作温度通常高50-100℃。
2.3烧嘴安装规范
确保废气和废液烧嘴位置正确,运行前进行废气和废液循环试验并记录参数。
各仪器单位合作,校准测试主要仪器如密度计和速度表。
根据焚烧炉负荷,缓慢多次调整氧煤比保持稳定,避免烧嘴罩和水冷壁烧焦泄露或温度变化过大导致垮渣事故。
2.4水汽系统控制
检修前,检查水冷壁挂渣,确保插销完好。启动中,进行水蒸汽系统气密性测试,加热增压至220℃、2.3 MPa,避免升速过快影响焚烧炉运行。
运行过程中,注意冷却水流速、激冷区、气回室、气管密度等参数变化,防止局部超温导致水冷壁破损。
2.5操作优化
实际生产中,需关注技术参数变化,及时处理问题。堵渣主因:温度低、废气废液不当、灰熔点高、助熔剂调节不当、氧比例不稳定、温度不均。日常生产中,通过观察炉渣和参数,实时调节炉温。工作状态变动时,预测变化并调整。
3案例分析
3.1公司简介
河南龙宇煤化工二期(以下简称“龙宇煤化工”)两个焚烧炉在2016年12月8号(0系)和2017年12月8号(1系)进行了一次投料试车,取得了较好的效果,使两个焚烧炉并联运行,自投料试运行后,发现两个焚烧炉在运行过程中存在着大量积灰、湿洗塔压差高、水冷壁泄漏等问题,经几次技术改造后,均取得了较好的效果,到2020年年底,已完成 A型焚烧炉288天的安全平稳运行,最大负载率为102%。
3.2生产运行中存在的问题及整改措施
3.2.1激冷罐的问题及改进措施
(1) 冷却槽上部积灰:粗合成气进入后,积灰导致流道窄、膜式壁破损。原因是激冷段孔径大、气速低、水蒸气高。改进方法:改造输气管线,提高气速,增设缩口减小直径至500mm。改进后减轻积灰,防止停机,利于长期稳定运行。
(2) 激冷水箱中的污泥结垢;在生产过程中,在设备停机检修的过程中,我们看到了一种叫做“积泥垢”的现象。
造成问题的主因:
1. 激冷槽内压差和积灰影响水量平衡。
2. 高压冷却槽积垢堵塞,减少喷水量和黑水排放,需停机清洗。
解决方案:
在激冷箱增设二次管路,通过DN50小孔紧贴内壁喷水形成旋膜。改造后,激冷量稳定,水质、煤质改善,满足水平衡需求,减少污泥结垢影响。
3.2.2闪蒸系统灰水角阀振动及改进措施
在黑水处理系统,系统压降导致设备压力下降,引发设备震动,造成生产安全风险。加装减震器后,振动降低。净化塔底和激冷池底灰水管线流量满足设计,满足锅炉负荷要求。
3.3湿洗塔塔盘结垢及应对措施
实际生产中,湿洗塔板出现结垢堵塞,压差增大,并伴随溢流。清洗困难,易导致合成气携液进入变换系统,影响装置稳定与长期运行。
塔盘抗堵塞能力低、激冷罐清洗不佳、灰量过大、高压冲洗水质量差是主要原因。
1. 对0系列湿洗塔3、4层塔板泄水堰进行开孔并降低高度。
2. 增大溢流堰-塔盘间距,加速灰水流通,减少滞留时间,减轻结垢。
3. 改进1系列湿洗塔中塔板结构。
经改造后,装置已连续运行288天,无显著压差升高,无溢流现象发生,彻底解决了湿洗塔盘结垢问题,为装置高负荷、长周期、平稳运行创造了条件。
3.4水冷壁管泄漏及对应措施
两个五环式高炉投产后,先后4次在激冷箱上方的水冷壁发生渗漏,其中一次是在激冷箱上部的弯角处发生渗漏。五环高炉喷淋系统存在的问题是影响高炉稳定运行的重要因素。
①稳定焚烧炉运行,避免温度、压力大幅波动;②防止水蒸汽体系内压力剧变;③锅炉汽包压力约4.2 MPa,保持蒸汽系统压差并防止汽包压高;④正常情况下,减少水冷却器内水蒸汽含量和浓度,减少侵蚀。
具体改进:在15 CrMo水冷壁上焊接N08825,干湿交接处用隔热棉填充,减少碳钢表面干湿接触,解决管线腐蚀引起的渗漏问题。
总结
针对龙宇煤化工二期煤气化厂焚烧炉在生产过程中存在的问题,提出了一系列技术改造,优化废气和废液方式,使其稳定可靠地运行,取得了良好的效果,为该工艺的平稳运行积累了宝贵的经验。
参考文献
[1]郑闽锋,孙加康,龚凌诸等.垃圾焚烧锅炉二次风风速对NO_x污染控制及热效率影响的研究[J].锅炉技术,2023,54(05):8-16.
[2]陈嵩涛,朱德力,刘军等.焚烧炉—余热锅炉系统不同负荷下运行能效与分析[J].锅炉技术,2023,54(05):61-65+76.
[3]罗翠红,吴荫津,欧阳升等.城市生活垃圾焚烧锅炉不同蒸汽参数的应用比较[J].锅炉技术,2023,54(05):77-80.
[4]李建树,曹培瑞.RTO焚烧炉主风机振动原因及处理方法分析[J].中国机械,2023,(27):84-87.
[5]马东东,刘付玲,黄挺等.垃圾焚烧炉燃气燃烧器顺控逻辑设计[J].自动化应用,2023,64(18):80-82.